JP2010050540A - Projection display apparatus, and display method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投写型表示装置および表示方法に関し、特に、投写型表示装置および表示方法において投写面上に表示される画像の台形歪みを補正する技術に関する。 The present invention relates to a projection display device and a display method, and more particularly to a technique for correcting trapezoidal distortion of an image displayed on a projection surface in the projection display device and the display method.
プロジェクタを用いてスクリーンに画像を表示させるとき、プロジェクタとスクリーンとの相対的な角度によって、スクリーンに表示される画像(以下「表示画像」と呼ぶ)に台形歪みが生ずることがある。このような場合に、表示画像の台形歪みを補正するキーストーン補正を行う技術が知られている。 When an image is displayed on a screen using a projector, trapezoidal distortion may occur in an image displayed on the screen (hereinafter referred to as “display image”) depending on the relative angle between the projector and the screen. In such a case, a technique for performing keystone correction for correcting trapezoidal distortion of a display image is known.
キーストーン補正は、例えば、CCDカメラ等の撮影部によりスクリーンを撮影し、撮影画像からスクリーンの枠辺の画像を検出し、検出したスクリーン枠辺の画像に基づいてプロジェクタの液晶パネル上に画像を台形状に縮小して形成することにより行なわれる(例えば特許文献1)。 In the keystone correction, for example, a screen is photographed by a photographing unit such as a CCD camera, an image of the screen frame side is detected from the photographed image, and an image is displayed on the liquid crystal panel of the projector based on the detected image of the screen frame side. This is performed by reducing the shape to a trapezoid (for example, Patent Document 1).
しかし、上記の従来技術では、撮影画像から実際にはスクリーンの枠辺の画像ではない画像(例えばスクリーンに映った蛍光灯の画像)を誤ってスクリーンの枠辺の画像として検出してしまう場合があり、そのような場合には適切なキーストーン補正が実行されないという問題があった。 However, in the above-described conventional technique, an image that is not actually an image of the frame of the screen (for example, an image of a fluorescent lamp reflected on the screen) may be erroneously detected as an image of the frame of the screen. In such a case, there is a problem that appropriate keystone correction is not performed.
なお、このような問題は、プロジェクタによってスクリーンに画像を表示する際のキーストーン補正に限らず、投写により投写面に画像を表示させる投写型表示装置一般による画像のキーストーン補正を行う場合に共通の問題であった。 Such a problem is not limited to keystone correction when an image is displayed on a screen by a projector, but is common when performing keystone correction of an image by a general projection display device that displays an image on a projection surface by projection. It was a problem.
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、投写による表示画像のキーストーン補正の精度を向上させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to improve the accuracy of keystone correction of a display image by projection.
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 In order to solve at least a part of the above problems, the present invention can be realized as the following forms or application examples.
[適用例1]投写により投写面に画像を表示させる投写型表示装置であって、
撮影により撮影画像を生成する撮影部と、
前記投写面と前記投写型表示装置との相対的な角度を算出する角度算出部と、
前記角度に基づき、所定の基準平面に垂直な線に対応する前記撮影画像上の直線と、前記所定の基準平面に平行な線に対応する前記撮影画像上の直線と、を検出する直線検出部と、
前記直線検出部による検出結果に基づき、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正するキーストーン補正部と、を備える、投写型表示装置。
Application Example 1 A projection display apparatus that displays an image on a projection surface by projection,
A shooting unit for generating a shot image by shooting;
An angle calculation unit for calculating a relative angle between the projection surface and the projection display device;
A straight line detection unit that detects a straight line on the captured image corresponding to a line perpendicular to a predetermined reference plane and a straight line on the captured image corresponding to a line parallel to the predetermined reference plane based on the angle. When,
A projection display device comprising: a keystone correction unit that corrects trapezoidal distortion of an image displayed on the projection plane based on a detection result by the straight line detection unit.
この投写型表示装置では、投写面と投写型表示装置との相対的な角度が算出され、角度に基づき所定の基準平面に垂直な線に対応する撮影画像上の直線と所定の基準平面に平行な線に対応する撮影画像上の直線とが検出され、検出結果に基づき投写面上に表示される画像の台形歪みが補正されるため、所望の直線の誤検出の可能性が抑制され、投写による表示画像のキーストーン補正の精度を向上させることができる。 In this projection display device, a relative angle between the projection plane and the projection display device is calculated, and based on the angle, a straight line on a captured image corresponding to a line perpendicular to the predetermined reference plane is parallel to the predetermined reference plane. A straight line on the captured image corresponding to a straight line is detected, and the trapezoidal distortion of the image displayed on the projection plane is corrected based on the detection result. It is possible to improve the accuracy of the keystone correction of the display image by.
[適用例2]適用例1に記載の投写型表示装置であって、
前記直線検出部は、
前記角度に基づき、前記所定の基準平面に垂直な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき垂直消失点と、前記所定の基準平面に平行な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき水平消失点と、を算出する消失点算出部を含む、投写型表示装置。
Application Example 2 The projection display device according to Application Example 1,
The straight line detector
Based on the angle, a vertical vanishing point where a straight line on the captured image corresponding to an arbitrary line perpendicular to the predetermined reference plane should pass, and the captured image corresponding to an arbitrary line parallel to the predetermined reference plane A projection display device including a vanishing point calculating unit that calculates a horizontal vanishing point through which the upper straight line should pass.
この投写型表示装置では、投写面と投写型表示装置との相対的な角度に基づき、所定の基準平面に垂直な任意の線に対応する撮影画像上の直線が通るべき垂直消失点と、所定の基準平面に平行な任意の線に対応する撮影画像上の直線が通るべき水平消失点と、が算出され、垂直消失点および水平消失点に基づき撮影画像上の直線の検出が可能であるため、所望の直線の誤検出の可能性が抑制され、投写による表示画像のキーストーン補正の精度を向上させることができる。 In this projection display device, based on the relative angle between the projection surface and the projection display device, a vertical vanishing point where a straight line on a captured image corresponding to an arbitrary line perpendicular to a predetermined reference plane should pass, The horizontal vanishing point on which the straight line on the photographed image corresponding to an arbitrary line parallel to the reference plane is to be calculated is calculated, and the straight line on the photographed image can be detected based on the vertical vanishing point and the horizontal vanishing point. The possibility of erroneous detection of a desired straight line is suppressed, and the accuracy of keystone correction of a display image by projection can be improved.
[適用例3]適用例2に記載の投写型表示装置であって、
前記所定の基準平面に垂直な線は、前記投写面の枠の左辺および右辺であり、
前記所定の基準平面に平行な線は、前記投写面の枠の上辺および下辺であり、
前記直線検出部は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の中から選択することにより前記左辺および前記右辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出すると共に、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の中から選択することにより前記上辺および前記下辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出する、投写型表示装置。
Application Example 3 The projection display device according to Application Example 2,
The lines perpendicular to the predetermined reference plane are the left side and the right side of the frame of the projection plane,
The lines parallel to the predetermined reference plane are the upper side and the lower side of the frame of the projection plane,
The straight line detection unit detects a straight line on the captured image corresponding to the left side and the right side by selecting from straight lines passing through the vertical vanishing point on the captured image, and the straight line on the captured image A projection display device that detects a straight line on the photographed image corresponding to the upper side and the lower side by selecting from straight lines passing through a horizontal vanishing point.
この投写型表示装置では、撮影画像上の垂直消失点を通る直線の中から選択することにより左辺および右辺に対応する撮影画像上の直線が検出され、撮影画像上の水平消失点を通る直線の中から選択することにより上辺および下辺に対応する撮影画像上の直線が検出されるため、投写面の各辺の誤検出の可能性が抑制され、投写による表示画像のキーストーン補正の精度を向上させることができる。 In this projection display device, by selecting from straight lines passing through the vertical vanishing point on the photographed image, straight lines on the photographed image corresponding to the left and right sides are detected, and a straight line passing through the horizontal vanishing point on the photographed image is detected. By selecting from among the straight lines on the captured image corresponding to the upper and lower sides, the possibility of false detection of each side of the projection surface is suppressed, and the accuracy of keystone correction of the display image by projection is improved. Can be made.
[適用例4]適用例3に記載の投写型表示装置であって、
前記直線検出部は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記左辺および前記右辺に対応する直線として検出し、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記上辺および前記下辺に対応する直線として検出する、投写型表示装置。
Application Example 4 The projection display device according to Application Example 3,
The straight line detection unit corresponds to the left side and the right side of two straight lines having the largest integrated value of values correlated with the amount of edge along the straight line among straight lines passing through the vertical vanishing point on the photographed image. Among the straight lines that pass through the horizontal vanishing point on the photographed image and that are detected as straight lines, the two straight lines that have the largest integrated value of values that correlate with the edge amount along the straight line are the straight lines corresponding to the upper side and the lower side. Detecting as a projection display device.
この投写型表示装置では、投写面の各辺に対応する直線の検出精度を向上させることができ、投写による表示画像のキーストーン補正の精度を向上させることができる。 In this projection display device, it is possible to improve the detection accuracy of straight lines corresponding to each side of the projection surface, and it is possible to improve the accuracy of keystone correction of a display image by projection.
[適用例5]適用例1ないし適用例4のいずれかに記載の投写型表示装置であって、
前記角度算出部は、
前記投写面上の3つ以上の所定の測定点について、前記投写型表示装置に対する相対的な位置を検出する測定点位置検出部と、
前記所定の測定点の位置に基づき、前記投写面を近似する近似平面を算出する平面算出部と、を含む、投写型表示装置。
Application Example 5 The projection display device according to any one of Application Example 1 to Application Example 4,
The angle calculator is
A measurement point position detection unit for detecting a relative position with respect to the projection display device for three or more predetermined measurement points on the projection plane;
A projection display device, comprising: a plane calculation unit that calculates an approximate plane that approximates the projection plane based on the position of the predetermined measurement point.
この投写型表示装置では、投写面を近似する近似平面に基づき、投写面と投写型表示装置との相対的な角度を簡便に算出することができる。 In this projection display device, the relative angle between the projection surface and the projection display device can be easily calculated based on an approximate plane that approximates the projection surface.
[適用例6]適用例5に記載の投写型表示装置であって、
前記角度算出部は、さらに、
3つ以上の基準点を含む所定のパターン画像を前記投写型表示装置に投写させるパターン投写部を含み、
前記所定の測定点は、前記投写面に表示された前記パターン画像の前記基準点である、投写型表示装置。
Application Example 6 A projection display device according to Application Example 5,
The angle calculation unit further includes:
A pattern projection unit for projecting a predetermined pattern image including three or more reference points on the projection display device;
The projection display device, wherein the predetermined measurement point is the reference point of the pattern image displayed on the projection plane.
この投写型表示装置では、投写面を近似する近似平面を簡便に算出することができる。 In this projection display apparatus, an approximate plane that approximates the projection plane can be easily calculated.
[適用例7]適用例1ないし適用例6のいずれかに記載の投写型表示装置であって、
前記所定の基準平面は、前記投写型表示装置と所定の関係にある平面である、投写型表示装置。
[Application Example 7] The projection display device according to any one of Application Examples 1 to 6,
The projection display apparatus, wherein the predetermined reference plane is a plane having a predetermined relationship with the projection display apparatus.
この投写型表示装置では、投写型表示装置と所定の関係にある平面に垂直および平行な線に対応する撮影画像上の直線が検出され、検出結果に基づき投写面上に表示される画像の台形歪みが補正されるため、投写型表示装置と所定の関係にある平面に垂直および平行な直線の誤検出の可能性が抑制され、投写による表示画像のキーストーン補正の精度を向上させることができる。 In this projection display device, a straight line on a photographed image corresponding to a line perpendicular to and parallel to a plane having a predetermined relationship with the projection display device is detected, and a trapezoid of an image displayed on the projection surface based on the detection result. Since distortion is corrected, the possibility of erroneous detection of straight lines perpendicular to and parallel to a plane having a predetermined relationship with the projection display device is suppressed, and the accuracy of keystone correction of a display image by projection can be improved. .
[適用例8]適用例7に記載の投写型表示装置であって、
前記所定の基準平面は、前記投写型表示装置の設置面である、投写型表示装置。
Application Example 8 The projection display device according to Application Example 7,
The projection display device, wherein the predetermined reference plane is an installation surface of the projection display device.
この投写型表示装置では、投写型表示装置の設置面に垂直および平行な線に対応する撮影画像上の直線が検出され、検出結果に基づき投写面上に表示される画像の台形歪みが補正されるため、投写型表示装置の設置面に垂直および平行な直線の誤検出の可能性が抑制され、投写による表示画像のキーストーン補正の精度を向上させることができる。 In this projection display device, straight lines on the captured image corresponding to lines perpendicular and parallel to the installation surface of the projection display device are detected, and the trapezoidal distortion of the image displayed on the projection surface is corrected based on the detection result. Therefore, the possibility of erroneous detection of straight lines perpendicular to and parallel to the installation surface of the projection display device is suppressed, and the accuracy of keystone correction of the display image by projection can be improved.
[適用例9]適用例1ないし適用例8のいずれかに記載の投写型表示装置であって、さらに、
光を発する光源部と、
前記光源部の発する光を画像を表す有効な画像光へと変調するための有効パネル画像を、パネル面の画像形成領域に形成する画像形成パネル部と、を備え、
前記キーストーン補正部は、前記直線検出部による検出結果に基づき、前記画像形成領域中の一部の領域である補正後画像形成領域を算出すると共に、前記有効パネル画像を前記画像形成領域中の前記補正後画像形成領域に形成させることによって、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正する、投写型表示装置。
[Application Example 9] The projection display device according to any one of Application Examples 1 to 8, further comprising:
A light source that emits light;
An image forming panel section for forming an effective panel image for modulating light emitted from the light source section into effective image light representing an image in an image forming area of the panel surface;
The keystone correction unit calculates a corrected image formation region, which is a partial region in the image formation region, based on the detection result by the straight line detection unit, and converts the effective panel image into the image formation region. A projection display device that corrects trapezoidal distortion of an image displayed on the projection plane by being formed in the corrected image forming region.
この投写型表示装置では、直線検出部による検出結果に基づき、投写による表示画像のキーストーン補正を精度良く実行することができる。 In this projection display device, keystone correction of a display image by projection can be performed with high accuracy based on the detection result by the straight line detection unit.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、投写型表示装置および表示方法、画像処理方法および装置、画像補正方法および装置、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。 Note that the present invention can be realized in various modes. For example, the projection display device and display method, the image processing method and device, the image correction method and device, and the functions of these methods or devices are realized. For example, a recording medium on which the computer program is recorded, a data signal that includes the computer program and is embodied in a carrier wave, and the like.
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
A−1.プロジェクタの構成:
A−2.キーストーン補正処理:
B.第2実施例:
C.変形例:
Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
A-1. Projector configuration:
A-2. Keystone correction processing:
B. Second embodiment:
C. Variation:
A.第1実施例:
A−1.プロジェクタの構成:
図1は、本発明の第1実施例における投写型表示装置としてのプロジェクタの構成を概略的に示すブロック図である。プロジェクタ100は、画像を表す画像光を投写して、スクリーンSCなどの投写面上に画像(以下「表示画像」と呼ぶ)を表示させる。本実施例では、スクリーンSCは、矩形形状であって、その外周に沿って黒色の枠を有しているものとする。
A. First embodiment:
A-1. Projector configuration:
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a projector as a projection display apparatus in the first embodiment of the present invention.
プロジェクタ100は、A/D変換部110と、内部メモリ120と、液晶パネル130と、液晶パネル駆動部132と、照明光学系140と、ズームレンズ152を有する投写光学系150と、ズームレンズ駆動部154と、CPU160と、リモコン制御部170と、リモコン172と、撮影部180と、撮影画像メモリ182と、を備えている。プロジェクタ100の各構成要素は、バス102を介して互いに接続されている。
The
A/D変換部110は、図示しないDVDプレーヤやPC(パーソナルコンピュータ)などからケーブル300を介して入力された入力画像信号に対して、必要によりA/D変換を行い、デジタル画像信号を出力する。
The A /
内部メモリ120には、画像処理部200として機能するコンピュータプログラムが格納されている。画像処理部200は、A/D変換部110から出力されたデジタル画像信号に対して画像の表示状態(例えば、輝度、コントラスト、同期、トラッキング、色の濃さ、色合い等)の調整を行った上で、デジタル画像信号を液晶パネル駆動部132へと出力する。また、画像処理部200は、モジュールとして、角度算出部210と、直線検出部220と、消失点算出部222と、キーストーン補正部230と、座標変換部240と、を含んでいる。角度算出部210は、パターン投写部212と、測定点位置検出部214と、平面算出部216と、を含んでいる。これら各部の機能は、後述のキーストーン補正処理の説明において詳述する。
The
液晶パネル駆動部132は、画像処理部200を経て入力されたデジタル画像信号に基づいて、液晶パネル130を駆動する。液晶パネル130は、照明光学系140から照射された照明光を画像を表す有効な画像光へと変調するための画像(以下「有効パネル画像PI」と呼ぶ)を、液晶パネル130の表面(以下「パネル面」と呼ぶ)の画像形成領域IFに形成する。
The liquid crystal
図2は、液晶パネル130と画像形成領域IFとの関係を概略的に示す説明図である。画像形成領域IFとは、液晶パネル駆動部132に入力されたデジタル画像信号に基づいて有効パネル画像PIを形成可能な液晶パネル130のパネル面上の領域を意味している。図2では、画像形成領域IFを破線で囲まれた領域として示している。図2(a)に示すように、本実施例の画像形成領域IFは、液晶パネル130のパネル面全面より4周それぞれ2ドット程度ずつ小さい領域に設定されている。なお、液晶パネル130のパネル面全面に対する画像形成領域IFの大きさは任意に設定可能である。
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the
図2では、有効パネル画像PIが形成される領域をハッチングを付して示している。通常は、図2(a)に示すように、画像形成領域IFの全領域に有効パネル画像PIが形成される。しかし、後に詳述するキーストーン補正処理を実行する際には、図2(b)に示すように、液晶パネル130の画像形成領域IF中の一部の領域に有効パネル画像PIが形成され、画像形成領域IFの残りの領域には全黒の画像(図2(b)では白色で示す)が形成されることがある。このキーストーン補正時に有効パネル画像PIが形成される画像形成領域IF中の一部の領域を「補正後画像形成領域RIF」と呼ぶ。図2では、補正後画像形成領域RIFを一点鎖線で囲まれた領域として示している。
In FIG. 2, the region where the effective panel image PI is formed is shown with hatching. Normally, as shown in FIG. 2A, the effective panel image PI is formed in the entire area of the image forming area IF. However, when the keystone correction process described in detail later is executed, the effective panel image PI is formed in a part of the image forming area IF of the
また、例えば、液晶パネル駆動部132に入力されたデジタル画像信号の解像度が液晶パネル130の解像度と比較して小さいときであって、入力されたデジタル画像を拡大することなくそのまま液晶パネル130上に形成する場合には、図2(c)に示すように、画像形成領域IFは、上記両解像度の比に対応して、液晶パネル130のパネル面全面よりさらに小さい領域に設定されることとなる。
Further, for example, when the resolution of the digital image signal input to the liquid crystal
投写光学系150(図1)は、プロジェクタ100の筐体の前面に取り付けられており、液晶パネル130によって画像光へと変調された光を拡大投写する。ズームレンズ駆動部154は、投写光学系150が備えるズームレンズ152を駆動して、ズーム状態を変化させることができる。ここで、ズーム状態とは、投写光学系150において、液晶パネル130を透過した光を投写する際の拡大の程度(倍率)を意味している。すなわち、ズームレンズ駆動部154は、ズームレンズ152を駆動してスクリーンSC上に表示させる表示画像の大きさを変化させることができる。
The projection optical system 150 (FIG. 1) is attached to the front surface of the housing of the
リモコン制御部170は、リモコン172を通じたユーザからの指示を受信し、バス102を介してその指示をCPU160に伝える。なお、本実施例では、プロジェクタ100は、ユーザからの指示を、リモコン172およびリモコン制御部170を通じて受け取るものとしているが、ユーザからの指示を例えば操作パネルなどの他の構成を通じて受け取るものとすることも可能である。
The
CPU160は、内部メモリ120から画像処理部200としてのコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、スクリーンSCに向けて画像を投写したり、後述のキーストーン補正処理などの画像処理を行ったりする。また、CPU160は、プロジェクタ100全体の制御を行う。
The
撮影部180は、CCDカメラを有しており、撮影によって撮影画像を生成する。撮影部180は、液晶パネル130の最大の画像形成領域IF(図2(a)参照)に対応する画像が投写される領域すべてを撮影できるように、その設置位置や画角が設定されている。撮影部180により生成された撮影画像は、撮影画像メモリ182内に格納される。なお、撮影部180は、CCDカメラの代わりに他の撮影デバイスを有していてもよい。
The photographing
A−2.キーストーン補正処理
図3は、第1実施例のプロジェクタ100によるキーストーン補正処理の流れを示すフローチャートである。キーストーン補正処理は、スクリーンSC上の表示画像の外周線の各辺がスクリーンSCの枠の各辺と平行となるように、表示画像の台形歪みを補正する処理である。キーストーン補正処理は、ユーザからのリモコン172を通じた指示に応じて実行される。なお、キーストーン補正処理は、例えば電源オンや画像信号の入力に応じて自動的に実行されるものとしてもよい。
A-2. Keystone Correction Processing FIG. 3 is a flowchart showing a flow of keystone correction processing by the
ステップS110では、パターン投写部212(図1)が、測定用パターン画像PTを液晶パネル130に形成させ、照明光学系140および投写光学系150にスクリーンSCに向けて画像光を投写させる。測定用パターン画像PTの画像データは、内部メモリ120の所定の領域に格納されている。図4は、測定用パターン画像PTの例を示す説明図である。測定用パターン画像PTは、複数の基準点RPを含んでいる。図4(a)に示す測定用パターン画像PTは、黒色の背景に格子状に配列された複数の白色のドットを含む画像であり、各ドットが基準点RPに設定されている。図4(b)に示す測定用パターン画像PTは、黒色の背景に白色の升目模様が配置された画像であり、升目の縦線と横線との各交点が基準点RPに設定されている。図4(c)に示す測定用パターン画像PTは、黒色エリアと白色エリアとが交互に配置された市松模様の画像であり、各エリアの各頂点が基準点RPに設定されている。図4(d)に示す測定用パターン画像PTは、黒色の背景に白色の小さい矩形と当該矩形を包含する白色の大きい矩形とを含む画像であり、各矩形の各頂点が基準点RPに設定されている。なお、測定用パターン画像PTは、3つ以上の基準点RPを含む画像(ただしすべての基準点RPが1つの直線上に位置する画像は除く)であれば、図4に示した画像以外の画像を採用することも可能である。ただし、測定用パターン画像PTに含まれる基準点RPの数は、後述するスクリーンSCの近似平面の式の算出精度向上の点からは、多いほど良い。
In step S110, the pattern projection unit 212 (FIG. 1) forms the measurement pattern image PT on the
ステップS120(図3)では、撮影部180(図1)が、測定用パターン画像PTが投写されたスクリーンSCを撮影して、撮影画像CIを生成する。生成された撮影画像CIは、撮影画像メモリ182に格納される。
In step S120 (FIG. 3), the imaging unit 180 (FIG. 1) captures the screen SC on which the measurement pattern image PT is projected, and generates a captured image CI. The generated captured image CI is stored in the captured
ステップS130(図3)では、測定点位置検出部214(図1)が、撮影画像CIに基づいて、所定の測定点の三次元座標を検出する。所定の測定点の三次元座標の検出は、スクリーンSCの近似平面の三次元座標(スクリーンSCの近似平面の式)を算出するために行われる。 In step S130 (FIG. 3), the measurement point position detection unit 214 (FIG. 1) detects the three-dimensional coordinates of a predetermined measurement point based on the captured image CI. The detection of the three-dimensional coordinates of the predetermined measurement point is performed in order to calculate the three-dimensional coordinates of the approximate plane of the screen SC (the formula of the approximate plane of the screen SC).
図5は、所定の測定点の三次元座標の検出の概要を示す説明図である。本実施例では、ズームレンズ152の主点を原点とし、ズームレンズ152の光軸をz軸(zl軸)とする三次元座標(以下、「レンズ座標系」とも呼ぶ)における、各測定点の三次元座標の検出が行われる。すなわち、各測定点のプロジェクタ100に対する相対的な位置の検出が行われる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an outline of detection of three-dimensional coordinates of a predetermined measurement point. In this embodiment, the measurement point of each measurement point in three-dimensional coordinates (hereinafter also referred to as “lens coordinate system”) in which the principal point of the
図5には、レンズ座標系における測定用パターン画像PT(図4(a)参照)が投写されたスクリーンSCを示している。三次元座標の検出対象としての測定点は、スクリーンSCまたはスクリーンSCの背後の物体(例えば壁面)に表示された測定用パターン画像PTに含まれる基準点RPである。なお、図5に示した状態では、基準点RPの内の一部はスクリーンSC上に映し出され、他の一部はスクリーンSCからはみ出してスクリーンSCの背後の壁面に映し出されている。 FIG. 5 shows a screen SC on which a measurement pattern image PT (see FIG. 4A) in the lens coordinate system is projected. The measurement point as the detection target of the three-dimensional coordinates is the reference point RP included in the measurement pattern image PT displayed on the screen SC or an object (for example, a wall surface) behind the screen SC. In the state shown in FIG. 5, a part of the reference point RP is projected on the screen SC and the other part is projected from the screen SC and projected on the wall surface behind the screen SC.
測定点位置検出部214は、撮影画像CIを解析して撮影画像CIにおける基準点RPの位置を検出し、検出された基準点RPのレンズ座標系における三次元座標を検出する。測定点の三次元座標の検出は、ズームレンズ152と撮影部180との視差を利用し、三角測量の原理により三次元座標を検出する能動型のアクティブステレオ法を用いて行う。なお、測定点の三次元座標の検出に用いられる方法は、アクティブステレオ法以外の三次元座標検出方法(例えば複数のカメラを用いた受動型のステレオ法)であるとしてもよい。また、測定点の三次元座標の検出に用いられる座標系は、レンズ座標系以外の座標系(例えば後述のカメラ画像系)であるとしてもよい。
The measurement point
ステップS140(図3)では、平面算出部216(図1)が、検出された各測定点の三次元座標に基づき、スクリーンSCの近似平面の式を算出する。具体的には、平面算出部216は、測定用パターン画像PTの中央部分に位置する基準点RP(図5において破線で囲んで示す)の三次元座標を用いた最小二乗法により、スクリーンSCの近似平面の式を算出する。測定用パターン画像PTの中央部分に位置する基準点RPのみを利用するのは、スクリーンSC上に位置しない点を極力除外するためである。スクリーンSCの近似平面の式は、図5に示すように、ax+by+cz+d=0の形で表される。このとき、ベクトル(a,b,c)は、スクリーンSCの近似平面の法線ベクトルとなる。
In step S140 (FIG. 3), the plane calculation unit 216 (FIG. 1) calculates an approximate plane equation of the screen SC based on the detected three-dimensional coordinates of each measurement point. Specifically, the
なお、スクリーンSCの近似平面の式は、すべての点が1つの直線上に位置しないような少なくとも3つ以上の基準点RPの三次元座標が検出されていれば算出することができる。従って、スクリーンSCの近似平面の式の算出に用いる基準点RPの数は、3つ以上の任意の数に設定可能である。このことから、測定点の三次元座標の検出(図3のステップS130)において、測定用パターン画像PTに含まれるすべての基準点RPの三次元座標を検出する必要はなく、スクリーンSCの近似平面の式の算出に用いられる基準点RP(例えば測定用パターン画像PTの中央部分に位置する基準点RP)についてのみ三次元座標を検出するようにすればよい。あるいは、測定用パターン画像PTに含まれるすべての基準点RPについて三次元座標を検出し、三次元座標に基づきそれぞれの基準点RPがスクリーンSC上に映し出された点であるか否かを判定し、スクリーンSC上に映し出された点であると判定された基準点RPを用いてスクリーンSCの近似平面の式が算出されるものとしてもよい。 Note that the expression of the approximate plane of the screen SC can be calculated if at least three or more three-dimensional coordinates of the reference point RP are detected so that not all points are located on one straight line. Therefore, the number of reference points RP used for calculating the expression of the approximate plane of the screen SC can be set to an arbitrary number of three or more. Therefore, in the detection of the three-dimensional coordinates of the measurement point (step S130 in FIG. 3), it is not necessary to detect the three-dimensional coordinates of all the reference points RP included in the measurement pattern image PT, and the approximate plane of the screen SC. It is only necessary to detect the three-dimensional coordinates only for the reference point RP (for example, the reference point RP located in the central portion of the measurement pattern image PT) used for calculating Alternatively, three-dimensional coordinates are detected for all reference points RP included in the measurement pattern image PT, and it is determined whether or not each reference point RP is a point projected on the screen SC based on the three-dimensional coordinates. The approximate plane equation of the screen SC may be calculated using the reference point RP determined to be a point projected on the screen SC.
ステップS150(図3)では、角度算出部210(図1)が、スクリーンSCとプロジェクタ100との相対的な角度を算出する。図6は、スクリーンSCとプロジェクタ100との相対的な角度の概念を示す説明図である。図6には、ズームレンズ152の主点を原点とし、スクリーンSCの近似平面に垂直な方向をz軸(zs軸)とする三次元座標(以下、「スクリーン座標系」とも呼ぶ)におけるスクリーンSCとプロジェクタ100との関係を示している。図6においては、プロジェクタ100は、y軸(ys軸)に垂直な平面である設置面SS上に載置されている。本実施例における設置面SSは、本発明における「基準平面」に相当する。
In step S150 (FIG. 3), angle calculation unit 210 (FIG. 1) calculates a relative angle between screen SC and
スクリーンSCとプロジェクタ100(プロジェクタ100のズームレンズ152の光軸)との相対的な角度は、x軸(xs軸)廻りのプロジェクタ100の回転角度であるピッチθと、y軸(ys軸)廻りのプロジェクタ100の回転角度であるヨーφと、z軸(zs軸)廻りのプロジェクタ100の回転角度であるロールΨと、の組み合わせにより表される。角度算出部210は、レンズ座標系におけるズームレンズ152の光軸とスクリーンSCの近似平面との関係(図5参照)から、スクリーンSCとプロジェクタ100との相対的な角度(すなわちピッチθとヨーφとロールΨの値)を一義的に算出する。
The relative angle between the screen SC and the projector 100 (the optical axis of the
ステップS160(図3)では、消失点算出部222(図1)が、スクリーンSCの枠辺(スクリーンSCの枠を構成する各辺)の撮影画像CIにおける消失点を算出する。図7は、スクリーンSCの枠辺の消失点算出の概要を示す説明図である。図7(a)には、レンズ座標系(図5参照)におけるスクリーンSCの近似平面と、z軸に垂直な平面(平面z=1)と、を示している。また、図7(b)には、スクリーンSCの枠辺の平面z=1への射影(スクリーンSCの各枠辺と原点Oとを通る平面と平面z=1との交線)を示している。なお、図7(b)に示した座標系をレンズ座標系の標準座標系と呼ぶ。標準座標系の単位は、プラス45度およびマイナス45度の方向が、それぞれプラス1およびマイナス1となる。
In step S160 (FIG. 3), the vanishing point calculation unit 222 (FIG. 1) calculates the vanishing point in the captured image CI of the frame side of the screen SC (each side constituting the frame of the screen SC). FIG. 7 is an explanatory view showing an outline of vanishing point calculation of the frame side of the screen SC. FIG. 7A shows an approximate plane of the screen SC in the lens coordinate system (see FIG. 5) and a plane perpendicular to the z axis (plane z = 1). FIG. 7B shows a projection of the frame side of the screen SC onto the plane z = 1 (intersection line between the plane passing through each frame side of the screen SC and the origin O and the plane z = 1). Yes. Note that the coordinate system shown in FIG. 7B is referred to as a standard coordinate system of the lens coordinate system. The unit of the standard coordinate system is plus 1 and
三次元空間(例えばレンズ座標系)における互いに平行な任意の直線の平面(例えば平面z=1)への射影は、1点で交わる。この交点を消失点と呼ぶ。レンズ座標系においてスクリーンSCの枠辺の右辺SF(r)と左辺SF(l)とは互いに平行であるため、標準座標系における右辺SF(r)および左辺SF(l)の射影は消失点(以下、「垂直消失点DPv」と呼ぶ)で交わる。同様に、レンズ座標系においてスクリーンSCの枠辺の上辺SF(t)と下辺SF(b)とは互いに平行であるため、標準座標系における上辺SF(t)および下辺SF(b)の射影は消失点(以下、「水平消失点DPh」と呼ぶ)で交わる。なお、以下の説明では、垂直消失点DPvおよび水平消失点DPhを、まとめて単に「消失点DP」とも呼ぶものとする。 Projections of arbitrary straight lines parallel to each other in a three-dimensional space (for example, the lens coordinate system) (for example, the plane z = 1) intersect at one point. This intersection is called the vanishing point. Since the right side SF (r) and the left side SF (l) of the frame side of the screen SC in the lens coordinate system are parallel to each other, the projections of the right side SF (r) and the left side SF (l) in the standard coordinate system are vanishing points ( Hereinafter, they are referred to as “vertical vanishing point DPv”. Similarly, since the upper side SF (t) and the lower side SF (b) of the frame side of the screen SC are parallel to each other in the lens coordinate system, the projection of the upper side SF (t) and the lower side SF (b) in the standard coordinate system is Intersect at the vanishing point (hereinafter referred to as “horizontal vanishing point DPh”). In the following description, the vertical vanishing point DPv and the horizontal vanishing point DPh are collectively referred to as “vanishing point DP”.
消失点DP(垂直消失点DPvおよび水平消失点DPh)の位置(座標)は、スクリーンSCとプロジェクタ100との相対的な角度(ピッチθ、ヨーφ、ロールΨ)により一義的に定まる。消失点DPのレンズ座標系の標準座標系における座標は、下記の式(1)および式(2)のように表される。
なお、ロールΨがゼロの場合には、消失点DPのレンズ座標系の標準座標系における座標は、下記の式(3)および式(4)のようになる。
上記式(1)〜(4)により算出される座標は、レンズ座標系の標準座標系における消失点DPの座標である。後述のスクリーンSCの枠辺の検出(図3のステップS170)はカメラ座標系の標準座標系において実行されるため、座標変換部240(図1)は、レンズ座標系の標準座標系(図7(b)参照)からカメラ座標系の標準座標系への座標変換を射影変換により実行する。図8は、カメラ座標系を示す説明図である。カメラ座標系は、撮影部180のCCDの中心点を原点Oとし、撮影部180のレンズの光軸をz軸(zc軸)とする三次元座標である。また、カメラ座標系の標準座標系は、カメラ座標系における点や線や面を、z軸に垂直な平面(平面z=1)への射影で表す座標系である。標準座標系の単位は、プラス45度およびマイナス45度の方向が、それぞれプラス1およびマイナス1となる。
The coordinates calculated by the above formulas (1) to (4) are the coordinates of the vanishing point DP in the standard coordinate system of the lens coordinate system. Since the detection of the frame side of the screen SC (step S170 in FIG. 3), which will be described later, is performed in the standard coordinate system of the camera coordinate system, the coordinate conversion unit 240 (FIG. 1) performs the standard coordinate system of the lens coordinate system (FIG. 7). The coordinate transformation from (see (b)) to the standard coordinate system of the camera coordinate system is executed by projective transformation. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a camera coordinate system. The camera coordinate system is a three-dimensional coordinate system in which the center point of the CCD of the photographing
この座標変換は、プロジェクタ100におけるズームレンズ152の光軸と撮影部180のレンズの光軸との相違を補償するために行われる。すなわち、上述した消失点DP(垂直消失点DPvおよび水平消失点DPh)の座標はレンズ座標系の標準座標系における座標であり、座標変換によって、撮影画像CIにおける消失点DPの座標が求められる。
This coordinate conversion is performed to compensate for the difference between the optical axis of the
座標変換部240は、行列Mを用いて座標変換(射影変換)を行う。行列Mは、ズームレンズ152と撮影部180との相対的な回転量を表す3次元の回転行列をRとし、ズームレンズ152と撮影部180との相対的な並進量を表す3次元の列ベクトルをtとし、スクリーンSCの近似平面の方程式をax+by+cz=1と表したときの3次元の行ベクトルをn=(a,b,c)とし、3次元の単位行列をEとしたときに、M=R(E+tn)と表される。なお、本実施例では、座標変換部240による座標変換(射影変換)はズームレンズ152と撮影部180との相対的な関係に基づき算出される行列Mを用いて行われるとしているが、基準点RPのレンズ座標系での座標とカメラ座標系での座標との対応関係から最小二乗法により最適な射影変換を算出して射影変換を実行するものとしてもよい。
The coordinate
ステップS170(図3)では、直線検出部220(図1)が、撮影画像CIに写し出されたスクリーンSCの枠辺(右辺SF(r)、左辺SF(l)、上辺SF(t)、下辺SF(b))を検出する。図9は、撮影画像CIからのスクリーンSCの枠辺の検出方法を示す説明図である。図9には、カメラ座標系の標準座標系における撮影画像CIと消失点DP(垂直消失点DPvおよび水平消失点DPh)とを示している。 In step S170 (FIG. 3), the straight line detection unit 220 (FIG. 1) displays the frame sides (right side SF (r), left side SF (l), upper side SF (t), lower side of the screen SC displayed on the captured image CI. SF (b)) is detected. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method for detecting the frame side of the screen SC from the captured image CI. FIG. 9 shows a captured image CI and a vanishing point DP (vertical vanishing point DPv and horizontal vanishing point DPh) in the standard coordinate system of the camera coordinate system.
直線検出部220は、スクリーンSCの枠辺の検出のために、まず、消失点DPを通る直線(以下、「消失点通過直線PL」とも呼ぶ)を複数設定する。具体的には、垂直消失点DPvおよび水平消失点DPhのそれぞれについて、消失点DPを通過し、傾きが所定のピッチ角度ずつ異なる複数の直線が消失点通過直線PLとして設定される。なお、消失点通過直線PLの設定方法はこれに限られず、例えば所定の直線(例えば撮影画像CIの各辺)上において所定の画素数ずつ間隔を開けた複数の参照画素が設定され、各参照画素と消失点DPとを結ぶ複数の直線が消失点通過直線PLとして設定されるものとしてもよい。
In order to detect the frame sides of the screen SC, the straight
次に、直線検出部220は、撮影画像CI上に設定された消失点通過直線PLに沿って微分フィルタやラプラシアンフィルタといった輪郭抽出フィルタをかけてエッジ量を積算し、ヒストグラムを作成する。図10は、エッジ量積算値のヒストグラムの例を示す説明図である。図10には、垂直消失点DPvを通過する消失点通過直線PLに沿ったエッジ量積算値のヒストグラムを示している。直線検出部220は、エッジ量積算値のヒストグラムにおいて、閾値Tを超える最も大きい2つのピーク値(極大値)を示す位置を、撮影画像CIにおけるスクリーンSCの2つの枠辺の位置として検出する。図10の例では、閾値Tを超えるピーク値が2つ存在するため、右側のピーク値の位置が右辺SF(r)の位置として検出され、左側のピーク値の位置が左辺SF(l)の位置として検出される。図10に示すエッジ量積算値のヒストグラムにおいて、閾値Tを超えるピーク値が例えば3つ存在する場合には、値の大きい2つのピーク値の位置が2つの枠辺の位置とされる。同様に、直線検出部220は、水平消失点DPhを通過する消失点通過直線PLに沿ったエッジ量積算値のヒストグラムを用いて、撮影画像CIにおける上辺SF(t)および下辺SF(b)の位置を検出する。これにより、撮影画像CIにおけるスクリーンSCの枠の各辺が検出される。なお、垂直消失点DPvを通過する消失点通過直線PLに沿ったエッジ量を積算する際には、撮影画像CIの左右方向(水平方向)の輪郭に強く反応する輪郭抽出フィルタを用いるのが好ましく、水平消失点DPhを通過する消失点通過直線PLに沿ったエッジ量を積算する際には、撮影画像CIの上下方向(垂直方向)の輪郭に強く反応する輪郭抽出フィルタを用いるのが好ましい。
Next, the straight
ステップS180(図3)では、キーストーン補正部230(図1)が、撮影画像CIにおいて検出されたスクリーンSCの枠辺の位置を参照して、キーストーン補正を実行する。キーストーン補正は、公知の方法(例えば特開2006−60447号公報に記載の方法)を用いて実行可能である。すなわち、図9に示したカメラ座標系の標準座標系におけるスクリーンSCの枠辺の座標値が、射影変換によりレンズ座標系の標準座標系に変換される。この座標変換は、上述したレンズ座標系の標準座標系からカメラ座標系の標準座標系への座標変換に用いられた射影変換の逆変換を利用して実行される。座標変換により算出されたレンズ座標系の標準座標系におけるスクリーンSCの枠辺の座標値から、液晶パネル130上におけるスクリーンSCに対応する領域が補正後画像形成領域RIF(図2参照)として算出される。その後、必要によりズーム状態の調整が行われた上で、液晶パネル130上の補正後画像形成領域RIFに有効パネル画像PIが形成されることにより、スクリーンSC上の表示画像の台形歪みが補正される。
In step S180 (FIG. 3), the keystone correction unit 230 (FIG. 1) performs keystone correction with reference to the position of the frame side of the screen SC detected in the captured image CI. Keystone correction can be performed using a known method (for example, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-60447). That is, the coordinate values of the frame sides of the screen SC in the standard coordinate system of the camera coordinate system shown in FIG. 9 are converted into the standard coordinate system of the lens coordinate system by projective transformation. This coordinate transformation is executed using the inverse transformation of the projective transformation used for the coordinate transformation from the standard coordinate system of the lens coordinate system to the standard coordinate system of the camera coordinate system. An area corresponding to the screen SC on the
以上説明したように、第1実施例のプロジェクタ100では、スクリーンSCとプロジェクタ100との相対的な角度が算出され、算出された角度に基づき撮影画像CIにおけるスクリーンSCの枠辺が検出され、枠辺の検出結果に基づき画像の台形歪みが補正される。そのため、第1実施例のプロジェクタ100では、撮影画像CIにおけるスクリーンSCの枠辺ではない直線が誤ってスクリーンSCの枠辺として検出される可能性が低減されるため、表示画像のキーストーン補正の精度を向上させることができる。すなわち、第1実施例のプロジェクタ100では、スクリーンSCの枠辺が通るべき消失点DPが算出され、消失点DPを通る直線(消失点通過直線PL)の中から選択することにより撮影画像CIにおけるスクリーンSCの枠辺が検出されるため、例えば撮影画像CIにおけるスクリーンSCに映った蛍光灯の画像が誤ってスクリーンSCの枠辺として検出される可能性を低減することができる。
As described above, in the
B.第2実施例:
図11は、本発明の第2実施例における投写型表示装置としてのプロジェクタの構成を概略的に示すブロック図である。第2実施例におけるプロジェクタ100aは、画像処理部200aが不足辺補完部250を含んでいる点が、図1に示した第1実施例のプロジェクタ100とは異なっている。不足辺補完部250の機能は、後述のキーストーン補正処理の説明において詳述する。第2実施例におけるプロジェクタ100aのその他の構成は、図1に示した第1実施例のプロジェクタ100と同じである。不足辺補完部250は、本発明における線分補完部に相当する。
B. Second embodiment:
FIG. 11 is a block diagram schematically showing a configuration of a projector as a projection display apparatus in the second embodiment of the present invention. The
図12は、第2実施例のプロジェクタ100aによるキーストーン補正処理の流れを示すフローチャートである。第2実施例のキーストーン補正処理のステップS110からS170までの処理内容は、図3に示した第1実施例におけるステップS110からS170までの処理内容と同じである。
FIG. 12 is a flowchart showing the flow of keystone correction processing by the
ステップS172(図12)では、画像処理部200a(図11)が、ステップS170におけるスクリーンSCの枠辺の検出において、検出されなかった枠辺(以下、「不足辺」とも呼ぶ)があるか否かを判定する。図10に示すように、垂直消失点DPvおよび水平消失点DPhのそれぞれについて、消失点DPを通過する消失点通過直線PLに沿ったエッジ量積算値のヒストグラムにおいて、閾値Tを超える2つのピーク値が存在すれば、スクリーンSCの枠辺のすべて(右辺SF(r)、左辺SF(l)、上辺SF(t)、下辺SF(b))が検出される。この場合には、不足片は無いと判定され(ステップS172:No)、第1実施例と同様に、検出されたスクリーンSCの枠辺の位置に基づき、キーストーン補正が実行される(ステップS180)。なお、撮影画像CIにおいて検出された枠辺は、本発明における基準線分に相当する。
In step S172 (FIG. 12), the
一方、消失点DPを通過する消失点通過直線PLに沿ったエッジ量積算値のヒストグラムにおいて、閾値Tを超えるピーク値が2つ存在せず、スクリーンSCの枠辺の一部が検出されない場合がある。図13は、不足辺がある場合のエッジ量積算値のヒストグラムの例を示す説明図である。図13には、垂直消失点DPvを通過する消失点通過直線PLに沿ったエッジ量積算値のヒストグラムを示している。図13に示すように、エッジ量積算値のヒストグラムにおいて閾値Tを超えるピーク値が2つは存在しない場合には、スクリーンSCの右辺SF(r)と左辺SF(l)との少なくとも一方の位置が検出されない。図13の例では、左辺SF(l)の位置は検出されているが、右辺SF(r)の位置が検出されていない。 On the other hand, in the histogram of the edge amount integrated value along the vanishing point passage straight line PL passing through the vanishing point DP, there are two peak values exceeding the threshold value T, and a part of the frame side of the screen SC may not be detected. is there. FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating an example of a histogram of edge amount integrated values when there is an insufficient side. FIG. 13 shows a histogram of edge amount integrated values along the vanishing point passage straight line PL passing through the vertical vanishing point DPv. As shown in FIG. 13, when two peak values exceeding the threshold value T do not exist in the histogram of the edge amount integrated value, at least one position of the right side SF (r) and the left side SF (l) of the screen SC. Is not detected. In the example of FIG. 13, the position of the left side SF (l) is detected, but the position of the right side SF (r) is not detected.
スクリーンSCの枠辺の検出において不足辺がある場合には、不足辺は撮影画像CIに写っていない、すなわちスクリーンSCの不足辺は撮影部180の画角の範囲外に位置しているか、あるいはスクリーンSCの不足辺は撮影画像CIに写ってはいるものの、何らかの理由でエッジ量が小さくなり、検出されなかったものと考えられる。このように、不足辺がある場合(ステップS172:Yes)には、そのままでは補正後画像形成領域RIF(図2参照)を算出することができないため、不足辺補完部250(図11)による不足辺を補完する補完辺の算出が行われる(図12のステップS174)。
If there is a short side in the detection of the frame side of the screen SC, the short side is not shown in the captured image CI, that is, the short side of the screen SC is outside the range of the angle of view of the photographing
図14は、補完辺の算出方法の一例を示す説明図である。図14には、カメラ座標系の標準座標系における撮影画像CIと消失点DP(垂直消失点DPvおよび水平消失点DPh)とを示している。図14の例では、撮影画像CIにおいて、スクリーンSCの左辺SF(l)および上辺SF(t)は検出されているが、右辺SF(r)および下辺SF(b)は検出されず、不足辺となっている。この場合には、右辺SF(r)を補完する補完辺CS(r)と下辺SF(b)を補完する補完辺CS(b)との算出が行われる。 FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an example of a complementary edge calculation method. FIG. 14 shows a captured image CI and a vanishing point DP (vertical vanishing point DPv and horizontal vanishing point DPh) in the standard coordinate system of the camera coordinate system. In the example of FIG. 14, in the captured image CI, the left side SF (l) and the upper side SF (t) of the screen SC are detected, but the right side SF (r) and the lower side SF (b) are not detected, and the missing side It has become. In this case, calculation of a complementary side CS (r) that complements the right side SF (r) and a complementary side CS (b) that complements the lower side SF (b) is performed.
不足辺補完部250は、まず、下辺SF(b)を補完する補完辺CS(b)を算出する。具体的には、水平消失点DPhと左辺SF(l)の下端の点とを結ぶ消失点通過直線PLの内の撮影画像CIの領域内に位置する部分(線分)が補完辺CS(b)として設定される。不足辺補完部250は、次に、右辺SF(r)を補完する補完辺CS(r)を算出する。具体的には、垂直消失点DPvと補完辺CS(b)の右端とを結ぶ消失点通過直線PLの内の上辺SF(t)と補完辺CS(b)とに挟まれた部分(線分)が補完辺CS(r)として設定される。
First, the missing
このように補完辺CS(b)およびCS(r)が設定されれば、補完辺CS(b)に相当する現実のスクリーンSC上の線分は、スクリーンSCの下辺SF(b)および上辺SF(t)と平行となり、補完辺CS(r)に相当する現実のスクリーンSC上の線分は、スクリーンSCの右辺SF(r)および左辺SF(l)と平行となる。従って、検出辺(上辺SF(t)および左辺SF(l))と補完辺CS(補完辺CS(b)およびCS(r))とで囲まれた領域(以下、「目標領域TA」とも呼ぶ)(図14においてハッチングを付して示す)に相当する現実のスクリーンSC上の領域は矩形の領域となり、当該領域に画像を表示させるようにキーストーン補正を行えば、表示画像の台形歪みを補正することができる。補完辺算出(図12のステップS174)の後のステップS180では、このようなキーストーン補正が実行される。 If the complementary sides CS (b) and CS (r) are set in this way, the line segment on the actual screen SC corresponding to the complementary side CS (b) is the lower side SF (b) and the upper side SF of the screen SC. The actual line segment on the screen SC corresponding to the complementary side CS (r) is parallel to the right side SF (r) and the left side SF (l) of the screen SC. Therefore, a region surrounded by the detection side (upper side SF (t) and left side SF (l)) and the complementary side CS (complementary side CS (b) and CS (r)) (hereinafter also referred to as “target region TA”). ) (A hatched area in FIG. 14) corresponds to an actual area on the screen SC that is a rectangular area. If keystone correction is performed so that an image is displayed in the area, the trapezoidal distortion of the displayed image is reduced. It can be corrected. In step S180 after the complementary edge calculation (step S174 in FIG. 12), such keystone correction is executed.
なお、図14の例では、最初に下辺SF(b)を補完する補完辺CS(b)が算出され、その後、右辺SF(r)を補完する補完辺CS(r)が算出されているが、不足辺を補完する補完辺CSの算出の順番は任意に設定可能である。例えば図14の例で、まず右辺SF(r)を補完する補完辺CS(r)が算出され、その後、下辺SF(b)を補完する補完辺CS(b)が算出されるものとしてもよい。また、図14の例では、上述したように、下辺SF(b)を補完する補完辺CS(b)が左辺SF(l)の下端を通るように算出されており、右辺SF(r)を補完する補完辺CS(r)が補完辺CS(b)の右端を通るように算出されているが、必ずしもこのように補完辺CSが算出される必要はない。ただし、このような方法によって補完辺CSが算出されることにより、目標領域TAを最大限大きく設定することができ、キーストーン補正処理後のスクリーンSC上の表示画像をできるだけ大きくすることができる。 In the example of FIG. 14, the complementary side CS (b) that complements the lower side SF (b) is calculated first, and then the complementary side CS (r) that complements the right side SF (r) is calculated. The order of calculation of the complementary edge CS that complements the missing edge can be arbitrarily set. For example, in the example of FIG. 14, first, the complementary side CS (r) that complements the right side SF (r) may be calculated, and then the complementary side CS (b) that complements the lower side SF (b) may be calculated. . In the example of FIG. 14, as described above, the complementary side CS (b) that complements the lower side SF (b) is calculated to pass through the lower end of the left side SF (l), and the right side SF (r) is The complement side CS (r) to be complemented is calculated so as to pass through the right end of the complement side CS (b), but the complement side CS does not necessarily have to be calculated in this way. However, by calculating the complementary side CS by such a method, the target area TA can be set as large as possible, and the display image on the screen SC after the keystone correction process can be made as large as possible.
また、図14の例では、スクリーンSCの枠辺の内の下辺SF(b)および右辺SF(r)の2辺が不足辺である場合を示したが、他の辺が不足辺である場合の補完辺CSの算出も同様に実行可能である。すなわち、下辺SF(b)および上辺SF(t)を補完する補完辺CSは、水平消失点DPhを通る消失点通過直線PL上の線分として設定可能であり、左辺SF(l)および右辺SF(r)を補完する補完辺CSは、垂直消失点DPvを通る消失点通過直線PL上の線分として設定可能である。従って、本実施例のプロジェクタ100aは、撮影画像CIからスクリーンSCの枠辺が1つのみ検出され、残りの3つの辺がすべて不足辺となった場合であっても、3つの不足辺のそれぞれを補完する補完辺CSを算出することにより、キーストーン補正を行うことができる。さらに、本実施例のプロジェクタ100aは、撮影画像CIからスクリーンSCの枠辺が1つも検出されず、4つの辺がすべて不足辺となった場合であっても、4つの不足辺のそれぞれを補完する補完辺CSを算出することにより、キーストーン補正を行うことができる。
Further, in the example of FIG. 14, the case where the two sides of the lower side SF (b) and the right side SF (r) in the frame side of the screen SC are insufficient sides, but the other sides are insufficient sides. The calculation of the complementary edge CS can be performed in the same manner. That is, the complementary side CS that complements the lower side SF (b) and the upper side SF (t) can be set as a line segment on the vanishing point passing straight line PL passing through the horizontal vanishing point DPh, and the left side SF (l) and the right side SF The complementary side CS that complements (r) can be set as a line segment on the vanishing point passing straight line PL passing through the vertical vanishing point DPv. Therefore, in the
なお、第2実施例では、補完辺CSの設定の仕方に応じて目標領域TAのアスペクト比が変化する。そのため、キーストーン補正(図12のステップS180)が実行される前に、目標領域TAに対応する現実のスクリーンSC上の領域のアスペクト比が所定の値になるように、アスペクト比の調整が実行されるものとしてもよい。これにより、補完辺CSの設定の仕方に関わらず、キーストーン補正後の表示画像のアスペクト比を所定の値(例えば3:4)に固定することができる。 In the second embodiment, the aspect ratio of the target area TA changes depending on how the complementary side CS is set. Therefore, before the keystone correction (step S180 in FIG. 12) is executed, the aspect ratio is adjusted so that the aspect ratio of the area on the actual screen SC corresponding to the target area TA becomes a predetermined value. It is good also as what is done. Thereby, the aspect ratio of the display image after the keystone correction can be fixed to a predetermined value (for example, 3: 4) regardless of how the complementary side CS is set.
以上説明したように、第2実施例のプロジェクタ100aでは、撮影画像CIにおいてスクリーンSCの枠辺が検出され、スクリーンSCとプロジェクタ100aとの相対的な角度が算出され、算出された角度に基づき、補完辺CSと検出辺により規定される領域に対応するスクリーンSC上の領域が矩形となるように撮影画像CIにおける補完辺CSが設定され、検出辺と補完辺CSとに基づきスクリーンSC上に表示される画像の台形歪みが補正される。そのため、第2実施例のプロジェクタ100aでは、撮影画像CIにおいてスクリーンSCの枠辺の一部または全部が検出されない場合であっても、検出されなかった枠辺を補完する補完辺が設定されるため、表示画像のキーストーン補正を実行することができる。従って、投写による表示画像のキーストーン補正の汎用性が向上する。例えばプロジェクタ100aとスクリーンSCとの位置関係が、撮影画像CIにスクリーンSCの枠辺の一部が写らないようなものとなっている場合であっても、表示画像のキーストーン補正を適切に実行することができる。
As described above, in the
C.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
C. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
C−1.変形例1:
上記第2実施例では、撮影画像CIにおいて検出されたスクリーンSCの枠辺および検出されなかった枠辺を補完する補完辺CSにより囲まれた領域を目標領域TAとし、目標領域TAに相当する現実のスクリーンSC上の領域に画像を表示させるようなキーストーン補正が実行されるが、キーストーン補正の方法はこれに限られない。図15は、変形例におけるキーストーン補正方法を示す説明図である。図15に示す変形例では、撮影画像CIにおいて検出もしくは設定された1つの線分(以下、「基準線分RL」とも呼ぶ)に対応するスクリーンSC上の線分を1辺とする矩形領域に画像を表示させるようなキーストーン補正が実行される。ここで、基準線分RLは、任意に検出もしくは設定され、基準線分RLに対応するスクリーンSC上の線分はスクリーンSCの枠辺に垂直または平行とは限らない。従って、キーストーン補正後に画像が表示される矩形領域の各辺もスクリーンSCの枠辺に垂直または平行とは限らない。
C-1. Modification 1:
In the second embodiment, the area surrounded by the complement side CS that complements the frame side of the screen SC detected in the captured image CI and the frame side that has not been detected is set as the target area TA, and the reality corresponding to the target area TA. Keystone correction is performed so that an image is displayed in an area on the screen SC, but the method of keystone correction is not limited to this. FIG. 15 is an explanatory diagram showing a keystone correction method according to a modification. In the modification shown in FIG. 15, a rectangular area having one side that is a line segment on the screen SC corresponding to one line segment (hereinafter also referred to as “reference line segment RL”) detected or set in the captured image CI. Keystone correction is performed to display an image. Here, the reference line segment RL is arbitrarily detected or set, and the line segment on the screen SC corresponding to the reference line segment RL is not necessarily perpendicular or parallel to the frame side of the screen SC. Therefore, each side of the rectangular area where the image is displayed after the keystone correction is not always perpendicular or parallel to the frame side of the screen SC.
図15に示した変形例においても、第2実施例と同様に、撮影画像CIにおけるスクリーンSCの右辺SF(r)と左辺SF(l)とが交差する垂直消失点DPvの座標と、スクリーンSCの上辺SF(t)と下辺SF(b)とが交差する水平消失点DPhの座標と、が算出される。 Also in the modified example shown in FIG. 15, as in the second embodiment, the coordinates of the vertical vanishing point DPv where the right side SF (r) and the left side SF (l) of the screen SC in the captured image CI intersect, and the screen SC The coordinates of the horizontal vanishing point DPh at which the upper side SF (t) and the lower side SF (b) intersect are calculated.
ここで、標準座標系においては、すべての消失点は同一直線上に位置することが知られている。従って、垂直消失点DPvと水平消失点DPhとを結ぶ直線を直線L1と呼ぶものとすると、基準線分RLの延長線と直線L1との交点が、基準線分RLに関する消失点(以下、「第1の消失点DP1」と呼ぶ)となる。すなわち、撮影画像CIにおいて第1の消失点DP1を通る直線に対応する現実のスクリーンSC上の直線は、基準線分RLに対応するスクリーンSC上の直線と平行となる。従って、例えば図15に示すように、第1の消失点DP1を通る直線の一部(線分)が補完辺CS(1)として設定される。 Here, in the standard coordinate system, it is known that all vanishing points are located on the same straight line. Therefore, if a straight line connecting the vertical vanishing point DPv and the horizontal vanishing point DPh is called a straight line L1, the intersection of the extension line of the reference line segment RL and the straight line L1 is a vanishing point (hereinafter, “ First vanishing point DP1 ”). That is, the straight line on the actual screen SC corresponding to the straight line passing through the first vanishing point DP1 in the captured image CI is parallel to the straight line on the screen SC corresponding to the reference line segment RL. Therefore, for example, as shown in FIG. 15, a part (line segment) of a straight line passing through the first vanishing point DP1 is set as the complementary side CS (1).
次に、現実のスクリーンSC上において基準線分RLに対応する線分に垂直な任意の直線に対応する撮影画像CI上の直線が通るべき消失点(以下、「第2の消失点DP2」と呼ぶ)が算出される。第2の消失点DP2は、第1の消失点DP1と同じく直線L1上に位置する。また、第1の消失点DP1の三次元座標を(a,b,1)とし、第2の消失点DP2の三次元座標を(c,d,1)とすると、以下の式(5)が成り立つ。従って、撮影画像CIにおける3つの消失点(垂直消失点DPv、水平消失点DPh、第1の消失点DP1)の座標から、第2の消失点DP2の座標を一義的に算出することができる。そして、第2の消失点DP2を通る直線の一部(線分)が補完辺CS(2)およびCS(3)として設定される。
a・c+b・d+1=0・・・(5)
Next, on the actual screen SC, a vanishing point (hereinafter referred to as “second vanishing point DP2”) through which a straight line on the captured image CI corresponding to an arbitrary straight line perpendicular to the line segment corresponding to the reference line segment RL should pass. Is called). The second vanishing point DP2 is located on the straight line L1 similarly to the first vanishing point DP1. When the three-dimensional coordinates of the first vanishing point DP1 are (a, b, 1) and the three-dimensional coordinates of the second vanishing point DP2 are (c, d, 1), the following equation (5) is obtained. It holds. Therefore, the coordinates of the second vanishing point DP2 can be uniquely calculated from the coordinates of the three vanishing points (vertical vanishing point DPv, horizontal vanishing point DPh, first vanishing point DP1) in the captured image CI. Then, a part of the straight line (line segment) passing through the second vanishing point DP2 is set as the complementary sides CS (2) and CS (3).
a · c + b · d + 1 = 0 (5)
図15に示すように、基準線分RLと3つの補完辺CSとにより囲まれた領域が目標領域TAとして設定される。このように設定された目標領域TAに相当する現実のスクリーンSC上の領域は矩形形状となる。従って、図15に示す方法によって目標領域TAを設定しても、設定された目標領域TAに相当する現実のスクリーンSC上の領域に画像を表示させるようなキーストーン補正を実行することにより、スクリーンSCに表示される画像の台形歪みを補正することができる。 As shown in FIG. 15, an area surrounded by the reference line segment RL and the three complementary sides CS is set as the target area TA. The area on the actual screen SC corresponding to the target area TA set in this way has a rectangular shape. Therefore, even if the target area TA is set by the method shown in FIG. 15, the keystone correction is performed so that an image is displayed in an area on the actual screen SC corresponding to the set target area TA. The trapezoidal distortion of the image displayed on the SC can be corrected.
C−2.変形例2:
上記各実施例では、表示された測定用パターン画像PTに含まれる基準点RPを測定点として三次元座標の検出が行われ、検出された基準点RPの三次元座標に基づきスクリーンSCの近似平面の式が算出されるものとしているが、三次元座標の検出対象である測定点は基準点RPである必要はない。例えばスクリーンSCの外周枠の各頂点に印が付されている場合等、スクリーンSC自身が測定点となりうる点を有している場合には、当該点の三次元座標の検出を行い、検出結果に基づきスクリーンSCの近似平面の式が算出されるものとしてもよい。この場合には、測定用パターン画像PTの投写が行われる必要はない。
C-2. Modification 2:
In each of the above embodiments, the three-dimensional coordinates are detected using the reference point RP included in the displayed measurement pattern image PT as a measurement point, and the approximate plane of the screen SC is based on the detected three-dimensional coordinates of the reference point RP. However, the measurement point that is the detection target of the three-dimensional coordinates does not have to be the reference point RP. For example, when the screen SC itself has a point that can be a measurement point, such as when each vertex of the outer peripheral frame of the screen SC is marked, the three-dimensional coordinates of the point are detected, and the detection result The approximate plane formula of the screen SC may be calculated based on the above. In this case, it is not necessary to project the measurement pattern image PT.
また、上記各実施例では、測定点の三次元座標の検出が、撮影部180を用いた三角測量の原理を利用して実行されているが、距離センサーを利用して実行されるものとしてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the detection of the three-dimensional coordinates of the measurement point is performed using the principle of triangulation using the
また、上記各実施例では、スクリーンSCとプロジェクタ100との相対的な角度の算出のためにスクリーンSCの近似平面の式の算出が行われているが、水平方向の投写角度(ヨーφ)は距離センサーを用いてスクリーンSC上の2つ以上の測定点の距離を算出することにより算定し、垂直方向の投写角度(ピッチθ)は加速度センサーを用いて算定するものとしてもよい。
In each of the above embodiments, the calculation of the approximate plane expression of the screen SC is performed to calculate the relative angle between the screen SC and the
C−3.変形例3:
上記各実施例では、撮影画像CIにおけるスクリーンSCの枠辺の検出が、消失点通過直線PLに沿ったエッジ量積算値のヒストグラムにおけるピーク値を検出することにより実行されているが、他の方法によってスクリーンSCの枠辺の検出が行われるとしてもよい。例えば、撮影画像CIにおけるコントラスト比が大きい画素を抽出することによってスクリーンSCの枠辺の候補を抽出し、スクリーンSCの枠辺の候補が消失点通過直線PL上に位置するか否かを判定することにより、スクリーンSCの枠辺を検出するものとしてもよい。また、ハフ変換を用いて撮影画像CIにおける直線を抽出し、抽出された直線が消失点DPを通過するか否かを判定することにより、スクリーンSCの枠辺の検出するものとしてもよい。
C-3. Modification 3:
In each of the above embodiments, the detection of the frame side of the screen SC in the captured image CI is performed by detecting the peak value in the histogram of the edge amount integrated value along the vanishing point passing straight line PL. Thus, the frame side of the screen SC may be detected. For example, by extracting a pixel having a large contrast ratio in the captured image CI, a frame side candidate of the screen SC is extracted, and it is determined whether or not the frame side candidate of the screen SC is located on the vanishing point passing straight line PL. Thus, the frame side of the screen SC may be detected. Alternatively, the frame edge of the screen SC may be detected by extracting a straight line in the captured image CI using the Hough transform and determining whether or not the extracted straight line passes through the vanishing point DP.
C−4.変形例4:
上記各実施例において、測定点の三次元座標の検出やスクリーンSCの枠辺の消失点の算出の際に用いられている座標系はあくまで一例であり、これらの処理に用いる座標系は任意に設定可能であり、例えば、測定点の三次元座標の検出にレンズ座標系ではなくカメラ座標系が用いられるとしてもよい。また、上記各実施例では、プロジェクタ100におけるズームレンズ152の光軸と撮影部180のレンズの光軸との相違を補償するために、レンズ座標系の標準座標系とカメラ座標系の標準座標系との間の座標変換が実行されているが、光軸の相違はわずかなものであるとして座標変換を省略することも可能である。
C-4. Modification 4:
In each of the above embodiments, the coordinate system used when detecting the three-dimensional coordinates of the measurement points and calculating the vanishing points of the frame sides of the screen SC is merely an example, and the coordinate system used for these processes is arbitrary. For example, the camera coordinate system may be used instead of the lens coordinate system for detecting the three-dimensional coordinates of the measurement point. In each of the above embodiments, in order to compensate for the difference between the optical axis of the
C−5.変形例5:
上記各実施例では、投写面としてスクリーンSCが用いられているが、投写面としてスクリーンSC以外のものが用いられてもよい。例えば、部屋の壁が白色である場合に、その壁にテープや塗装などにより黒色のラインで矩形の枠を描き、その壁を投写面としてもよい。あるいは、ホワイトボードに、黒色のラインマーカで矩形の枠を描き、そのホワイトボードを投写面としてもよい。
C-5. Modification 5:
In each of the above embodiments, the screen SC is used as the projection surface, but a screen other than the screen SC may be used as the projection surface. For example, when the wall of a room is white, a rectangular frame may be drawn with black lines on the wall by tape or painting, and the wall may be used as a projection plane. Alternatively, a rectangular frame may be drawn on the white board with black line markers, and the white board may be used as the projection plane.
また、投写面の色としては、枠が黒色、枠の内側及び外側の領域が白色に限定されるものでもなく、枠が白色、枠の内側及び外側の領域が黒色であってもよい。例えば、黒板に、白色のチョークで矩形の枠を描き、その黒板を投写面としてもよい。また、投写面の色は白色と黒色とに限らず、枠の色と枠の内側及び外側の領域の色とは、所望のコントラスト比がある色であれば、どのような色の組み合わせであっても構わない。 The color of the projection plane is not limited to black for the frame and white for the inner and outer regions of the frame, but may be white for the frame and black for the inner and outer regions of the frame. For example, a rectangular frame may be drawn with white chalk on a blackboard, and the blackboard may be used as a projection plane. In addition, the color of the projection surface is not limited to white and black, and the color of the frame and the color inside and outside the frame can be any combination of colors as long as they have a desired contrast ratio. It doesn't matter.
また上記各実施例では、撮影画像CIにおけるスクリーンSCの枠辺が検出され、検出されたスクリーンSCの枠辺に基づきキーストーン補正が実行されているが、撮影画像CIにおけるスクリーンSCの枠辺以外の直線であって、設置面SS(図6参照)に垂直または水平な直線が検出され、検出された直線に基づきキーストーン補正が実行されるものとしてもよい。例えば、スクリーンSCの枠辺の内側に、矩形領域を特定する輪郭線が設けられた場合に、撮影画像CIにおける当該輪郭線が検出され、当該輪郭線に基づきキーストーン補正が実行されるものとしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the frame side of the screen SC in the captured image CI is detected, and keystone correction is performed based on the detected frame side of the screen SC, but other than the frame side of the screen SC in the captured image CI. A straight line that is vertical or horizontal to the installation surface SS (see FIG. 6) is detected, and keystone correction may be performed based on the detected straight line. For example, when a contour line specifying a rectangular area is provided inside the frame side of the screen SC, the contour line in the captured image CI is detected, and keystone correction is performed based on the contour line. Also good.
また、上記各実施例では、設置面SSが基準平面とされ、基準平面に垂直または平行な直線であるスクリーンSCの枠辺の検出が実行されているが、設置面SS以外の平面が基準平面とされてもよい。例えば、プロジェクタ100と所定の関係にある他の平面(例えばプロジェクタ100の筐体の底面や上面)が基準平面とされてもよい。この場合にも、基準平面に垂直または平行な直線の画像が撮影画像CIから検出され、検出された直線に基づきキーストーン補正が実行される。 In each of the above-described embodiments, the installation surface SS is a reference plane, and the detection of the frame side of the screen SC that is a straight line perpendicular or parallel to the reference plane is performed. However, a plane other than the installation surface SS is a reference plane. It may be said. For example, another plane having a predetermined relationship with the projector 100 (for example, the bottom surface or the top surface of the housing of the projector 100) may be used as the reference plane. Also in this case, a straight line image perpendicular or parallel to the reference plane is detected from the captured image CI, and keystone correction is performed based on the detected straight line.
C−6.変形例6:
上記各実施例では、プロジェクタ100が液晶パネル130を1つしか有していないが、プロジェクタ100が複数の色成分に対応する複数の液晶パネル130を有するものとしてもよい。また、プロジェクタ100は、液晶パネル以外の電気光学装置(例えばDMD(テキサス・インスツルメンツ社の商標))を有するものとしてもよい。また、プロジェクタ100は、CRTプロジェクタであるとしてもよい。また、本発明は、プロジェクタ100に限らず、投写により投写面に画像を表示させる投写型表示装置一般に適用可能である。
C-6. Modification 6:
In each of the above embodiments, the
C−7.変形例7:
上記各実施例では、撮影部180がCCDカメラを有しているとしているが、撮影部180は、撮影により撮影画像を生成することが可能であればよく、例えばCMOSカメラ等の他の撮影装置を有しているとしてもよい。
C-7. Modification 7:
In each of the above-described embodiments, the photographing
C−8.変形例8:
上記各実施例では、プロジェクタ100がズームレンズ152とズームレンズ駆動部154とを備えているとしているが、必ずしもプロジェクタ100がズーム機能を有するレンズを備えていなくてもよく、プロジェクタ100が焦点距離が固定された単焦点レンズを備えるとしてもよい。
C-8. Modification 8:
In each of the above embodiments, the
C−9.変形例9:
上記各実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
C-9. Modification 9:
In each of the above embodiments, a part of the configuration realized by hardware may be replaced by software, and conversely, a part of the configuration realized by software may be replaced by hardware. .
また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア(コンピュータプログラム)は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやCD−ROMのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のRAMやROM等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。 In addition, when part or all of the functions of the present invention are realized by software, the software (computer program) can be provided in a form stored in a computer-readable recording medium. In the present invention, the “computer-readable recording medium” is not limited to a portable recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM, but an internal storage device in a computer such as various RAMs and ROMs, a hard disk, and the like. An external storage device fixed to the computer is also included.
100…プロジェクタ
102…バス
120…内部メモリ
130…液晶パネル
132…液晶パネル駆動部
140…照明光学系
150…投写光学系
152…ズームレンズ
154…ズームレンズ駆動部
160…CPU
170…リモコン制御部
172…リモコン
180…撮影部
182…撮影画像メモリ
200…画像処理部
210…角度算出部
212…パターン投写部
214…測定点位置検出部
216…平面算出部
220…直線検出部
222…消失点算出部
230…キーストーン補正部
240…座標変換部
250…不足辺補完部
300…ケーブル
DESCRIPTION OF
170:
Claims (10)
撮影により撮影画像を生成する撮影部と、
前記投写面と前記投写型表示装置との相対的な角度を算出する角度算出部と、
前記角度に基づき、所定の基準平面に垂直な線に対応する前記撮影画像上の直線と、前記所定の基準平面に平行な線に対応する前記撮影画像上の直線と、を検出する直線検出部と、
前記直線検出部による検出結果に基づき、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正するキーストーン補正部と、を備える、投写型表示装置。 A projection display device that displays an image on a projection surface by projection,
A shooting unit for generating a shot image by shooting;
An angle calculation unit for calculating a relative angle between the projection surface and the projection display device;
A straight line detection unit that detects a straight line on the captured image corresponding to a line perpendicular to a predetermined reference plane and a straight line on the captured image corresponding to a line parallel to the predetermined reference plane based on the angle. When,
A projection display device comprising: a keystone correction unit that corrects trapezoidal distortion of an image displayed on the projection plane based on a detection result by the straight line detection unit.
前記直線検出部は、
前記角度に基づき、前記所定の基準平面に垂直な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき垂直消失点と、前記所定の基準平面に平行な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき水平消失点と、を算出する消失点算出部を含む、投写型表示装置。 The projection display device according to claim 1,
The straight line detector
Based on the angle, a vertical vanishing point where a straight line on the captured image corresponding to an arbitrary line perpendicular to the predetermined reference plane should pass, and the captured image corresponding to an arbitrary line parallel to the predetermined reference plane A projection display device including a vanishing point calculating unit that calculates a horizontal vanishing point through which the upper straight line should pass.
前記所定の基準平面に垂直な線は、前記投写面の枠の左辺および右辺であり、
前記所定の基準平面に平行な線は、前記投写面の枠の上辺および下辺であり、
前記直線検出部は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の中から選択することにより前記左辺および前記右辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出すると共に、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の中から選択することにより前記上辺および前記下辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出する、投写型表示装置。 The projection display device according to claim 2,
The lines perpendicular to the predetermined reference plane are the left side and the right side of the frame of the projection plane,
The lines parallel to the predetermined reference plane are the upper side and the lower side of the frame of the projection plane,
The straight line detection unit detects a straight line on the captured image corresponding to the left side and the right side by selecting from straight lines passing through the vertical vanishing point on the captured image, and the straight line on the captured image A projection display device that detects a straight line on the photographed image corresponding to the upper side and the lower side by selecting from straight lines passing through a horizontal vanishing point.
前記直線検出部は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記左辺および前記右辺に対応する直線として検出し、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記上辺および前記下辺に対応する直線として検出する、投写型表示装置。 The projection display device according to claim 3,
The straight line detection unit corresponds to the left side and the right side of two straight lines having the largest integrated value of values correlated with the amount of edge along the straight line among straight lines passing through the vertical vanishing point on the photographed image. Among the straight lines that pass through the horizontal vanishing point on the photographed image and are detected as straight lines, the two straight lines that have the largest integrated value of values that correlate with the edge amount along the straight line Detecting as a projection display device.
前記角度算出部は、
前記投写面上の3つ以上の所定の測定点について、前記投写型表示装置に対する相対的な位置を検出する測定点位置検出部と、
前記所定の測定点の位置に基づき、前記投写面を近似する近似平面を算出する平面算出部と、を含む、投写型表示装置。 A projection display device according to any one of claims 1 to 4,
The angle calculator is
A measurement point position detection unit for detecting a relative position with respect to the projection display device for three or more predetermined measurement points on the projection plane;
A projection display device, comprising: a plane calculation unit that calculates an approximate plane that approximates the projection plane based on the position of the predetermined measurement point.
前記角度算出部は、さらに、
3つ以上の基準点を含む所定のパターン画像を前記投写型表示装置に投写させるパターン投写部を含み、
前記所定の測定点は、前記投写面に表示された前記パターン画像の前記基準点である、投写型表示装置。 The projection display device according to claim 5,
The angle calculation unit further includes:
A pattern projection unit for projecting a predetermined pattern image including three or more reference points on the projection display device;
The projection display device, wherein the predetermined measurement point is the reference point of the pattern image displayed on the projection plane.
前記所定の基準平面は、前記投写型表示装置と所定の関係にある平面である、投写型表示装置。 A projection display device according to any one of claims 1 to 6,
The projection display apparatus, wherein the predetermined reference plane is a plane having a predetermined relationship with the projection display apparatus.
前記所定の基準平面は、前記投写型表示装置の設置面である、投写型表示装置。 The projection display device according to claim 7,
The projection display device, wherein the predetermined reference plane is an installation surface of the projection display device.
光を発する光源部と、
前記光源部の発する光を画像を表す有効な画像光へと変調するための有効パネル画像を、パネル面の画像形成領域に形成する画像形成パネル部と、を備え、
前記キーストーン補正部は、前記直線検出部による検出結果に基づき、前記画像形成領域中の一部の領域である補正後画像形成領域を算出すると共に、前記有効パネル画像を前記画像形成領域中の前記補正後画像形成領域に形成させることによって、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正する、投写型表示装置。 The projection display device according to any one of claims 1 to 8, further comprising:
A light source that emits light;
An image forming panel section for forming an effective panel image for modulating light emitted from the light source section into effective image light representing an image in an image forming area of the panel surface;
The keystone correction unit calculates a corrected image formation region, which is a partial region in the image formation region, based on the detection result by the straight line detection unit, and converts the effective panel image into the image formation region. A projection display device that corrects trapezoidal distortion of an image displayed on the projection plane by being formed in the corrected image forming region.
(a)撮影により撮影画像を生成する工程と、
(b)前記投写面と前記投写の光軸との相対的な角度を算出する角度算出部と、
(c)前記角度に基づき、所定の基準平面に垂直な線に対応する前記撮影画像上の直線と、前記所定の基準平面に平行な線に対応する前記撮影画像上の直線と、を検出する工程と、
(d)前記直線の検出結果に基づき、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正する工程と、を備える、表示方法。 A display method for displaying an image on a projection surface by projection,
(A) a step of generating a photographed image by photographing;
(B) an angle calculating unit for calculating a relative angle between the projection surface and the optical axis of the projection;
(C) Based on the angle, a straight line on the photographed image corresponding to a line perpendicular to a predetermined reference plane and a straight line on the photographed image corresponding to a line parallel to the predetermined reference plane are detected. Process,
And (d) correcting a trapezoidal distortion of an image displayed on the projection plane based on the detection result of the straight line.
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